Процесс охлаждения морса в первом случае происходит чем во второй кастрюле

Задание №8 ОГЭ по физике

Тепловые явления

Для решения задания № 8 необходимо понимание процессов, происходящих с веществом (с физическим телом) на молекулярном уровне. В условии задания речь может идти: о броуновском движении молекул, о силах, связывающих молекулы в веществе, о скорости их перемещения, о видах теплопередачи в физ.теле и т.д. Вся полезная для решения информация содержится в разделе теории к данному заданию.

Теория к заданию №8 ОГЭ по физике

Броуновское движение

Броуновским называют хаотичное (беспорядочное) движение частиц газа или жидкости. Броуновское движение имеет место как для взвешенных, видимых микроскопических частиц, так и для молекул. Это движение имеет тепловую природу, оно никогда не прекращается. Скорость движения частиц при этом напрямую зависит от их размера и, соответственно, от массы (чем крупнее частица, тем меньше скорость).

Хаотичность траекторий частиц связана с тем, что они произвольно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, а также с тем, что кроме поступательного движения они совершают еще и вращательное.

Скорость движения молекул

В целом скорость молекул во многом зависит от температуры физ.тела: чем выше температура, тем больше скорость, и наоборот. А поскольку эти величины напрямую связаны между собой, то движение молекул часто называют тепловым.

Скорость, которую в состоянии развивать молекулы того или иного физ.тела, зависит от его агрегатного состояния. Так, в твердых телах она ограничена и, по сути, сводится к колебательным движениям молекул в ограниченном пространстве (объеме). Такое ограничение, естественно, основано на значительной силе их взаимодействия. Молекулы жидкостей и газов имеют намного большую «свободу» движения. Соответственно, и скорость они в состоянии развивать существенно большую. Зависимость скорости молекул от агрегатного состояния можно переформулировать как зависимость от плотности вещества.

Поскольку молекулы движутся хаотично (см. Броуновское движение), то определить скорость каждой из них не представляется возможным. Поэтому всегда говорят об их средней скорости, на основании которой рассчитывают, в частности, среднюю кинетич.энергию молекул конкретного физ.тела.

Диффузия

Диффузией называют процесс взаимного проникновения веществ при их соприкосновении. Причиной диффузии является тепловое движение молекул, которое направлено в сторону снижения концентрации вещества и стремления к равномерному его распределению по всему доступному объему.

Явление диффузии свойственно веществам как в твердом, так и в жидком и газообразном состоянии. Скорость диффузии максимальна для газов. В жидкостях она меньше, а в твердых телах по сравнению с газами и вовсе минимальна. Зависит скорость в первую очередь от температуры – с повышением температуры скорость диффузии увеличивается.

Теплоемкость

Соответственно, теплоемкость может быть найдена по формуле:

В физике широко используется понятие удельной теплоемкости. Под этой величиной понимают теплоемкость единицы массы данного физ.тела. Она обозначается «с» и вычисляется из соотношения:

Плавление веществ

Плавлением называют процесс перехода вещества из твердого в жидкое. Он происходит при определенной температуре, которая разнится для различных твердых тел. Для того, чтобы плавление начало происходить, тело необходимо разогреть до этой температуры. Самый процесс плавления происходит в течение некоторого времени, и температура тела при этом не меняется. После того, как плавление завершено, а тело продолжают нагревать, его температура снова увеличивается.

В общем случае процесс плавления отображает график:

Здесь обозначение t_п означает «температура плавления», а участок ВС отображает промежуток времени, в течение которого процесс плавления происходит.

Постоянная величина температуры во время плавления объясняется тем, что получаемая им при этом энергия затрачивается на разрушение кристаллической решетки тв.тела. Кроме того, часть поглощаемой энергии накапливается молекулами в виде потенциальной энергии.

Виды теплопередачи

Теплопередача (процесс обмена энергией) может осуществляться одним из 3-х способов – в виде теплопроводности, излучения или конвекции.

Под теплопроводностью при этом понимают передачу теплоты менее нагретым участкам физ.тела от более нагретых. Теплопроводность обычно имеет место в телах, характеризующихся неоднородным распределением температуры. Осуществляется она вследствие хаотического движения молекул (атомов, электронов и т.д.), которые являются носителями тепла (энергии). Механизм ее зависит от агрегатного состояния физ.тела.

Излучение подразумевает передачу теплоты с помощью электромагнитных волн. Этот вид теплопередачи не связан с необходимостью движения материальных частиц. Количество передаваемого таким способом тепла пропорционально температуре тела.

Конвекцией называют передачу теплоты посредством струи газа либо жидкости. Т.е. при этом способе передачи происходит механический перенос частиц тела, являющихся носителями тепла (энергии).

Влияние цвета на количество теплоты

Цвет является одним из свойств физ.тел, имеющих влияние на получение и отдачу ими теплоты. Цвет способствует отражению или поглощению поверхностью светового (или теплового) излучения. Эта особенность является избирательной и различается для разных цветов. Например, оранжевая поверхность отражает оранжевые и голубые лучи, поглощая лучи всего остального видимого спектра, т.е. поглощает тепло света частично. Для большинства других цветовых лучей тоже имеет место частичное поглощение. Исключение – черные поверхности, поглощающие свет полностью, и белые, которые полностью отражают его.

Взаимодействие молекул в веществе

Между молекулами любого вещества действуют силы электромагнитного взаимодействия. Причем взаимодействие может быть выражено как силами притяжения, так и силами отталкивания. Преобладание первых или вторых зависит от расстояния между молекулами. На относительно больших расстояниях молекулы притягиваются, а при их приближении друг к другу начинают проявляться силы отталкивания. При уменьшении расстояния между молекулами примерно до 2-3-х их диаметров силы отталкивания существенно увеличиваются. Но в то же время увеличиваются и силы притяжения, поскольку уменьшается расстояние между молекулами.

Когда удается достичь расстояния, равного 1 диаметру молекул, эти силы уравновешиваются. В таком состоянии молекулы оказываются в устойчивом положении, и их движение сводится к колебаниям вокруг своего положения равновесия. Это состояние свойственно твердым телам.

В жидкостях расстояния между молекулами несколько больше, обычно они составляют несколько их диаметров, поэтому в разные моменты времени преобладание сил притяжения сменяется преобладанием сил отталкивания. Попадание в состояние равновесия осуществляется случайно, и в нем молекула не может находиться стабильно.

В газах расстояния между молекулами значительно больше диаметров самих молекул. Поэтому их взаимодействие хаотично.

Разбор типовых вариантов заданий №8 ОГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

Одно из положений молекулярно-кинетической теории строения вещества заключается в том, что «частицы вещества (молекулы, атомы, ионы) находятся в непрерывном хаотическом движении». Что означают слова «непрерывное движение»?

Алгоритм решения:

2–4. Проделываем аналогичный анализа 2–4-го утверждений-ответов.

Решение:

Первый вариант (Камзеева, № 5)

В два чайника, белого (1) и черного (2) цвета (см. рис.), наливают одинаковое количество воды и ставят на одинаковые газовые горелки. Исследуют процесс нагревания и дальнейшего охлаждения воды в чайниках.

В белом чайнике по сравнению с черным при прочих равных условиях вода будет

Алгоритм решения:

Решение:

Второй вариант (Камзеева, № 13)

Для охлаждения компота в кастрюле используют лед: в первом случае лед кладут вниз, под дно кастрюли, во втором случае – вверх, на крышку кастрюли (см. рис.).

Компот в кастрюле будет охлаждаться

Источник

Вам нужно остудить компот, что вы сделаете: поставите кастрюлю на лед или положите лед на крышку, прилегающую к компоту?

Кастрюлю на лед. А лучше опустить кастрюлю в большую емкость (таз) с ледяной водой. Я так летом остужаю горячие блюда, когда надо быстро.

По логике лед на крышку, но он быстро расплавится. Можно и наоборот, все равно остынет.

Обычно ставлю в посуду побольше и в кольцевое пространство даю проточную воду. Чтобы остыло ещё быстрее, помешиваю охлаждаемое.

На крышку, вследствие конвекции остывший верхний слой опустится вниз и так далее..

учительница ждет ответ, что лед нужно класть на крышку. а реально при этом обязательно, чтобы крышка прилегала к компоту и не было между ними воздуха, что в реальных условиях далеко не всегда получается. и тающий лед может разбавлять компот, что не есть хорошо. если же поставить кастрюлю на лед, то за счет высокой теплопроводности металла кастрюли охладится вся кастрюля, в том числе и верх и так же будет охлаждаться и верхний слой компота тоже

Лучше лед положить сверху.
Верхний слой воды, охлаждаясь от близкого соседства со льдом, будет опускаться вниз (т. к. плотность холодной воды больше, чем теплой) выдавливая кверху нижние слои.
Если же поставить бак на лед, нижний слой воды остынет и так и останется внизу, и перемешивания воды, как в первом случае не произойдет.

Источник

Процесс охлаждения морса в первом случае происходит чем во второй кастрюле

Куда следует поместить лед, с помощью которого необходимо быстро охладить закрытый сосуд, полностью заполненный горячей жидкостью — положить сверху на сосуд или поставить сосуд на лед? Ответ поясните.

Ответ: необходимо поместить лед на крышку сосуда.

Обоснование: если поместить лед сверху, то охлаждение сосуда с содержимым будет идти наиболее быстро. Охлажденные верхние слои жидкости в сосуде будут опускаться, заменяясь теплой жидкостью, поднимающейся снизу, пока не охладится вся жидкость в сосуде. С другой стороны, охлажденный воздух вокруг льда также будет опускаться вниз и дополнительно охлаждать сосуд.

Обоснование: если поместить лед сверху, то охлаждение сосуда с содержимым будет идти наиболее быстро. Охлажденные верхние слои жидкости в сосуде будут опускаться, заменяясь теплой жидкостью, поднимающейся снизу, пока не охладится вся жидкость в сосуде. С другой стороны, охлажденный воздух вокруг льда также будет опускаться вниз и дополнительно охлаждать сосуд.

Источник

Домашние эксперименты и задания при изучении темы «Виды теплопередачи»

Разделы: Физика

Целью работы является обобщение экспериментальных заданий, проведенных учащимися 8 – го класса в домашних условиях при изучении различных видов теплообмена.

Для того, чтобы лучше понять суть явления теплопроводности, нужно объяснить следующие явления:

а) почему металлические предметы кажутся холоднее, чем деревянные, при одной и той же температуре?

Ответ: Дерево имеет плохую теплопроводность, поэтому, когда мы прикасаемся к деревянному предмету, нагревается лишь небольшой участок тела под рукой. Металл же обладает хорошей теплопроводностью, поэтому при контакте с рукой нагревается гораздо больший участок. Это приводит к большему теплоотводу от руки и ее охлаждению.

б) почему ручки кранов и баков с горячей водой делают деревянными или пластмассовыми?

Ответ: дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью.

в) обыкновенный или пористый кирпич обеспечивает лучшую теплоизоляцию здания?

Ответ: Пористый кирпич в своих порах содержит воздух, который обладает плохой теплопроводностью, поэтому он обеспечивает лучшую теплоизоляцию здания.

г) применяется ли воздух как строительный материал?

Ответ: Да, применяется, ведь пеноматериалы, пористый кирпич, стекловата содержат воздух, имеющий плохую теплопроводность.

е) в зависимости от того, какой объем занимают поры пенопласта, плотность его различна. Зависит ли теплопроводность пенопласта от его плотности?

ж) зачем вставляют двойные рамы?

з) почему птицы чаще замерзают на лету?

Ответ: В мороз птицы сидят нахохлившись, что создает вокруг их тела воздушную оболочку. При полете воздух у тела птицы все время меняется, отнимая тепло.

Кроме этих экспериментальных заданий были получены ответы на вопросы:

а) почему дует от плотно закрытого окна в холодное время?

Ответ: Стекло имеет более низкую температуру, чем температура в комнате. Воздух, находящийся вблизи стекла охлаждается и опускается вниз, как более плотный, затем нагревается у батареи и вновь перемещается по комнате. Это перемещение воздуха и ощущается вблизи окна.

б) где лучше предусмотреть расположение форточки?

Ответ: форточку лучше располагать в верхней части окна. Теплый воздух более легкий, он располагается в верхней части комнаты, ему на смену будет приходить более холодный воздух с улицы. При таком расположении форточки будет осуществляться более быстрое проветривание комнаты.

г) какую роль играет конвекция при нагревании воды в чайнике?

Ответ: нагретые слои воды, как более легкие, поднимаются вверх, уступая место холодным. Таким образом, за счет перемещения конвекционных потоков происходит нагрев всей воды в чайнике.

д) почему выше ламп накаливания чернеет абажур или потолок?

Ответ: От ламп накаливания поднимаются конвекционные потоки воздуха, увлекающие за собой частички пыли, которые затем оседают на абажуре или потолке.

е) почему листья осины колеблются даже в безветренную погоду?

Ответ: по сравнению с другими деревьями, у листьев осины длинные и тонкие черенки. Над землей имеются вертикальные конвекционные потоки даже в безветренную погоду. Благодаря своему строению, листья осины чувствительны к любым, даже незначительным колебаниям воздуха.

ж) можно ли с помощью вентилятора сохранить мороженое?

Ответ: Нет, нельзя, т. к. поток воздуха, идущий от вентилятора будет все время уносить холодный воздух, образующийся вокруг мороженого, тем самым, ускоряя процесс обмена воздуха, и мороженое будет таять быстрее.

з) какие природные явления происходят за счет конвекции?

Ответ: ветры, дующие в земной атмосфере; существование теплых и холодных морских течений, процессы горообразования.

Для понимания этого явления были получены ответы на следующие вопросы:

а) почему снег в городе тает быстрее, чем за городом?

Ответ: снег в городе более грязный, поэтому он лучше поглощает энергию и тает

б) в каком из двух сосудов закипит быстрее вода в светлом или закопченном?

Ответ: В закопченном, т.к. эта поверхность будет лучше поглощать энергию.

в) почему колбу термоса делают зеркальной?

Ответ: чтобы исключить нагрев лучистой энергией.

Заключение.

Источник

5 аномальных фактов о воде

Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.

1. Горячая вода замерзает быстрее холодной

Почему же так происходит?

В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.

К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.

Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.

Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.

2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.

Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.

Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.

3. «Стеклянная» вода

Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?

4. Квантовые свойства воды

На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.

5. Есть ли у воды память?

Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.

Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.

Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.

Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.

Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.

Источник